Indicii pentru o nouă fizică, în afara Modelului Standard, în radiaţia cosmică de fond
Folosind datele privind polarizarea radiaţiei cosmice de fond, obţinute cu ajutorul satelitului Planck al Agenţiei Spaţiale Europene, un duo de astrofizicieni a descoperit indicii privind o nouă fizică în afara Modelului Standard al particulelor elementare și al câmpurilor.
„Se crede că legile fizicii care guvernează Universul nu se schimbă atunci când sunt oglindite.
De exemplu, electromagnetismul funcționează la fel, indiferent dacă ne referim la un sistem original sau la un sistem oglindit în care toate coordonatele spațiale sunt inversate.
Dacă această simetrie, numită paritate, este încălcată, atunci aceasta ar putea fi cheia înțelegerii naturii evazive a materiei întunecate și a energiei întunecate, care reprezintă astăzi 25% și respective 70% din masa-energia Universului.
Chiar dacă ambele sunt denumite întunecate, aceste două componente ale Universului au efecte opuse asupra evoluției Universului: materia întunecată atrage materia din Univers, în timp ce energia întunecată face ca Universul să se extindă din ce în ce mai repede”, a declarat Dr. Yuto Minami din cadrul High Energy Accelerator Research Organization (Japonia) și Dr. Eiichiro Komatsu din cadrul Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Japonia) şi Max Planck Institute for Astrophysics (Germania).
Pe măsură ce radiaţia cosmică de fond (stânga) se deplasează prin Univers până este observată pe Pământ (dreapta), direcția în care unda electromagnetică oscilează (linia portocalie) se roteşte cu unghiul β.
Această rotație ar putea fi cauzată de materia întunecată sau energia întunecată care interacționează cu radiaţia cosmică de fond modificând modelele de polarizare (liniile negre din imaginil)
Regiunile roșii și albastre din imagini reprezintă zonele calde și reci ale radiaţiei cosmice de fond. Credit: Y. Minami/KEK.
Cercetătorii au descoperit indicii ale unei încălcări a simetriei parității în radiația cosmică de fond.
„Radiația cosmică de fond a devenit polarizată atunci când a fost împrăștiată de electroni la 400.000 de ani după Big Bang.
Pe măsură ce această radiaţie a călătorit prin Univers timp de 13,8 miliarde de ani, interacțiunea sa cu materia întunecată sau energia întunecată ar fi putut cauza rotirea planului de polarizare cu un unghi β”, au declarat astrofizicienii.
„Dacă materia întunecată sau energia întunecată interacționează cu radiaţia cosmică de fond într-un mod care încalcă simetria parității, atunci putem găsi semnătura acesteia în datele de polarizare”, a declarat Dr. Minami.
Pentru a măsura unghiul de rotație β, cercetătorii au avut nevoie de detectoare sensibile la polarizare, cum ar fi cele de la bordul satelitului Planck și de valorile unghiurilor de polarizare absolute.
„Am dezvoltat o nouă metodă pentru a determina rotația artificială folosind radiaţia polarizată emisă de praful din galaxia Calea Lactee”, a spus Dr. Minami.
„Prin această metodă am obținut o precizie care este de două ori mai mare decât cea dintr-un studiu anterior și, în cele din urmă, am fost capabili să măsurăm unghiul β.
Distanța parcursă de această radiaţie prin Calea Lactee este mult mai mică decât cea parcursă de radiaţia cosmică de fond.
„Aceasta înseamnă că radiaţia emisia de praful din galaxie nu este afectată de materia întunecată sau de energia întunecată, adică rotaţia β este prezentă doar în radiaţia cosmică de fond, în timp ce rotația artificială afectează ambele tipuri de radiaţii”.
„Diferența dintre unghiul de polarizare, măsurat între ambele surse de radiaţie, poate fi astfel utilizată pentru a măsura unghiul β”, au declarat astrofizicenii.
Folosind noua lor metodă, astrofizicienii au descoperit că unghiul β este de 0,35 grade, ceea ce exclude β = 0 cu un nivel de încredere de 99,2%.
„Este evident că nu am găsit încă dovezi definitive pentru o nouă fizică, deoarece este necesară o semnificație statistică mai bună pentru a confirma acest semnal.
Suntem însă încântați deoarece noua noastră metodă ne-a permis, în cele din urmă, să facem această măsurătoare “imposibilă” şi care ar putea indica o nouă fizică”, a declarat Dr. Komatsu.
Rezultatele astofizicienilor au fost publicate în revista Physical Review Letters.
Sursă: Sci-News